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煤层瓦斯抽放封孔工艺研究与应用
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　　摘要： 针对突出煤层瓦斯抽采钻孔封孔现场存在的技术难题，以钻孔封孔技术理论为指导。以天荣一矿为研究背景，比较和研究了几种常见的封孔工艺，在井下现场实施过程中，进一步优化了封孔施工工艺。研究结果表明：保证了封孔质量，有效提高了瓦斯抽放浓度。 中国论文网 /7/view-4828668.htm　　关键词： 煤与瓦斯突出；煤层；瓦斯；封孔工艺；抽放浓度 　　中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：（5-02 　　0 引言 　　严重影响煤矿生产安全的一个很重要的因素就是煤与瓦斯突出。神华乌海能源天荣煤炭有限责任公司一矿是煤与瓦斯突出矿井，在工作面的掘进和回采之前都必须对工作面进行区域瓦斯治理。通过利用底板巷实施穿层钻孔对工作面进行预抽，从2010年初到2012年2月利用底板巷共向2101工作面、2012工作面施工钻孔1026个。因为进行了长期的带抽，到2009年10月底，一般情况下，这些钻孔的抽放浓度都保持在3%-9%，按照相关法律条文的规定，一旦预抽瓦斯浓度低于30%的时候，为了提高封孔的质量，应该对其采取封孔的措施。通过分析论证，决定对已有钻孔进行检查评估，增大联网孔径，改变了封孔工艺，进而提高抽放浓度。鉴于此，文中比较研究了常见瓦斯抽放封孔工艺，并结合现场条件改进了封孔工艺，使其适用于天荣一矿。 　　1 抽放钻孔的常见封孔工艺介绍 　　抽放钻孔的封孔质量在很大程度上决定了煤层瓦斯的预抽效果，一个封闭致密的钻孔的抽放效率要远远高于一个封闭不完全的钻孔的抽放效率。现阶段比较常用的封孔方法有三种，分别是固体材料封孔法、聚氨酯（马丽散）封孔法和封孔器封孔法。 　　1.1 固体材料封孔工艺 最常用的固体材料封孔法是水泥砂浆封孔法。其均是在距离煤层一定距离的岩巷中实施钻孔，钻孔打穿煤层并进入顶（底）板0.5m，清除孔内杂物后封孔。水泥砂浆封孔法是在孔口处安好截止装置后，将水泥砂浆用注浆泵压入钻孔，可以封孔段较长的钻孔。其封孔材料在注入时为液态，等其凝固后为固态，能较好的封闭钻孔周围的一些裂隙，从而能较好的封实钻孔。其检验封孔长度的时候只需要用一根回浆管即可，操作既简单又节省时间。 　　1.2 聚氨酯（马丽散）封孔工艺 该技术是基于“固体封液体，液体封气体”的原理，采用在封孔管的两端包裹麻袋并浇注天固或马丽散，封孔管孔口段压设注浆管，将封孔管塞入钻孔之后，用水泥注浆泵从注浆管向封孔管与孔壁之间注天固或马丽散。这种方法的特点是粘结力高，密封性好，能让封孔更加的严密，有着非常可观的普及前景，是一种很值得推广的封孔方式。 　　1.3 封孔器封孔工艺 一般会在岩层致密和服务时间不长的岩孔中采用封孔器封孔法，封孔器主要包括两大类，分别是摩擦式封孔器和水力膨胀式封孔器。具体操作是先把封孔器放在钻孔封孔的位置，再使用钻孔外的专门机械让内外管产生相对运动，挤压封孔器前端的胶皮胀罔，使之在径向膨胀进而将钻孔封堵严密。封孔器膨胀系数大，封孔质量可靠，还可以重复利用，是一种理想的封孔装置。然而它的设计成本比较高，出售价格也比较昂贵，在现阶段并没有实现大力的推广和普及，无法在大范围内应用。 　　2 现场实验区概况 　　神华乌海能源有限责任公司天荣矿业有限责任公司一矿（以下简称“天荣一矿”）位于内蒙古阿拉善左旗巴彦浩特镇（巴音）东北部，距巴彦浩特镇约60km。矿井目前正在改扩建，改扩建后设计生产能力30万t/a，为煤与瓦斯突出矿井，天荣一矿目前主采二1、二2煤层，属无烟煤，以太西煤最为著名。开采深度：由+1850～+1450m标高，二道岭矿区位于宁蒙分界的贺兰山分水岭西侧，为典型的山区地貌，山势陡峭，沟谷发育，地势东高西低，海拔高程一般在2020m～2160m之间，相对高差约140m。矿区地势西北低、东南高，最高点位于ZK28号钻孔东南约1000m处，海拔标高2201.20m，最低点位于矿区西部的沟谷中，海拔标高2012.80m，矿区最大高差188.40m。 　　2008年3月份和11月份，煤炭科学研究总院沈阳研究院（原煤科总院抚顺分院，以下简称“沈阳院”）对天荣一矿二1、二2煤层+1577水平以上和一、二1、二2煤层+1577～+1527水平进行了突出危险性鉴定，结论为：一煤层在+1577～+1527水平之间具有突出危险性；二1煤层在+1577水平以上无突出危险性，在+1577～+1527水平之间具有突出危险性；二2煤层在+1527水平以上具有突出危险性。因此211工作面具备突出危险性。为了能够顺利使2101工作面进行生产，必须在采掘过程中采取有效措施防止煤与瓦斯突出，以消除2101工作面突出危险性。 　　3 封孔材料的选择和封孔流程 　　3.1 支管路改造 2101运输顺槽瓦斯抽放管路进行了改造，支管路由原来的￠160管路改为￠219管路，增大了管径；钻孔联网后连入该管路进行抽放，流量增大、总量增多。 　　3.2 封孔管改造 对原来使用的2寸焊管封孔、改为4寸焊管进行封孔，每个钻孔先采用￠94钻头钻进、终孔后，再采用￠133、￠153钻头进行了扩孔，岩孔段为5米，煤孔段为8米，符合抽放要求。 　　3.3 封孔工序 原封孔采用人工手动注浆泵注马丽散封孔，通过联网后发现孔口有漏气现象，再次采用在封孔管的两端包裹麻袋并浇注马丽散，封孔管孔口段压设注浆管，将封孔管塞入钻孔之后，用水泥注浆泵从注浆管向封孔管与孔壁之间注水泥砂浆。采用水泥砂浆封孔，降低了封孔的成本。 　　3.4 集管器、管网的改造 每站设计施工17个钻孔，联网在一个￠159mm集管器上，钻孔与集管器采用2.5寸弹簧管与￠160支管路连接，孔与集管器、放水器之间用2寸球阀连接，每站安设放水器。现将每站一个集管器变为2个￠300mm集管器，每个集管器用6寸弹簧管与￠219管路四通连接。每个集管器安设7-9个单孔联网接头，单孔用4寸弹簧管、蝶阀与集管器连接。现单站、单孔能够随时测量浓度、流量、负压、温度。 　　3.5 放水系统改造 原来每站安设放水器主要存在放水不及时、不到位，容易造成瓦斯抽放管内积水，造成瓦斯浓度低，抽放量少、抽放效果差；且每站安设放水器、阀门、材料使用多。现对每站安设放水器改为集中式放水，运输顺槽上、下帮各敷设一趟￠108排水管，每站与￠108排水管连接，在切眼处各安设一个自动放水器和一个手动放 　　水器。 　　4 结论 　　通过改造支管路、封孔工艺、联网管路、集管器、采用集中放水，符合瓦斯抽放标准要求的大管径、大流量、降低抽放管路阻力，提高了抽放效果，增加了抽放量。 　　参考文献： 　　[1]殷文韬，刘明举，温志辉，孟全生.煤层瓦斯抽放封孔工艺研究与应用[J].煤炭工程，2011（2）. 　　[2]马永庆.提高底板岩巷穿层钻孔瓦斯抽放效果的技术措施[J].煤矿安全，2011（05）. 　　[3]徐玉胜，张仁贵，彭担任.裂隙发育煤层瓦斯抽放钻孔新封孔技术[J].煤矿安全，2009（02）.
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矿用封孔器&&&
瓦斯抽放封孔器，是一种在煤矿施工时使用的工具，起到安全保护的作用。在井下瓦斯抽放钻孔封孔时使用瓦斯抽放封孔器来针对煤与瓦斯突出危险或者高瓦斯采掘工作面断孔抽放，操作和工艺都比较简单，方便。瓦斯抽放封孔器的工作原理是将水注入煤体从而排出瓦斯气体，封孔直径，工作压力，工作流量等都是衡量的技术参数。&&&
一．用途：煤体注水、降尘、降煤压、裂煤、排放瓦斯等。&&&
二．功能：&&&
1． 水分进入煤体，释放部分瓦斯，有效降低煤体瓦斯含量。&&&
2． 注水达到效果后，可降低粉尘80%以上，改善工人作业环境，杜绝粉尘爆炸事故。 &&&
3． 湿润煤体，预防煤体自然发火。&&&
4． 高压注水，破碎煤体，减少火工产品，降低成本，增加工人的安全感。&&&
5． 利用封孔器破煤，能有效防止煤、瓦斯突出与爆炸。&&&
三．结构：&&&
封孔器由高压胶膨胀管、安全阀、快速接头组成。&&&
四．技术参数：&&&
封孔直径： 30-120mm（可按用户需求加工）&&&
工作压力： 1-8Mpa（可按用户需求加工）&&&
安全阀启动压力： 0.4-0.5Mpa&&&
工作流量： 每小时可注水4吨-4.5吨&&&
封孔深度: 1M-8M &&&
软管膨胀系数： 60%-100% &&&
五、使用方法及注意事项：&&&
1、使用煤层注水封孔器快速、简便，只需将作业现场水路与封孔器连通，将封孔器完全插入钻孔内，在一定的压力下，封孔器胶管膨胀实现封孔，注水破煤。&&&
2、煤层注水封孔器可反复使用数次，注水结束后卸掉压力，封孔即可恢复原状，取出封孔器。&&&
3、送插封孔器及回收封孔器严禁带压操作。&&&
4、封孔器工作时正前方不许有人作业。&&&
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